Раздел 2
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Работа 1. Выбор огнетушащих веществ и
средств пожаротушения
Цель работы: Ознакомиться с огнетушащими составами и выбрать средства для конкретной ситуации.
Основные понятия
Быстрое и эффективное тушение пожара может быть достигнуто в том случае, если правильно выбрано средство тушения и осуществлена его своевременная подача в очаг горения. Выбор огнетушащих веществ, средств пожаротушения производится на основе их классификации и характеристики.
1. Огнетушащие вещества
Классификация огнетушащих веществ
Огнетушащие вещества классифицируют:
По способу прекращения горения:
охлаждающие очаг горения: вода, твердая углекислота.
разбавляющие (снижающие процентное содержание кислорода в очаге горения): углекислый и др. инертные газы, водяной пар.
изолирующего действия (изолирующие горящую поверхность от кислорода воздуха): воздушно-механическая пена, порошки, песок, растворы.
ингибитирующие (тормозящие химическую реакцию горения): составы с галоидосодержащими углеводородами – хладоны, порошковые аэрозольные составы – АОС.
По электропроводности:
электропроводные: вода, растворы, водяной пар, пена.
неэлектропроводные: газы, порошковые составы.
По токсичности:
нетоксичные: вода, пена, порошковые составы, песок.
малотоксичные: углекислота
токсичные: фреоны, галоидированые составы № 3, 5, 7 и др.
Характеристика некоторых огнетушащих веществ
Вода и растворы. Вода является основным средством тушения пожаров. Она дешева, доступна, легко подается к месту горения, хорошо сохраняется в течение длительного времени, не обладает токсическими свойствами, эффективна при тушении большинства сгораемых материалов.
Высокая огнетушащая способность воды обуславливается ее значительной теплоемкостью. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С теплоемкость воды равна 1 ккал/кг. Из 1 л. воды образуется 1750 л. сухого насыщенного пара. При этом затрачивается 539 ккал. тепловой энергии. Выделяющийся пар вытесняет кислород из зоны горения.
Однако вода обладает большой силой поверхностного натяжения, поэтому проникающая способность воды не всегда бывает достаточной. Известен ряд материалов (пыль, хлопок и др.), в поры которых вода не в состоянии проникнуть и прекратить тление. В таких случаях для снижения поверхностного натяжения и повышения проникающей способности в воду добавляют определенное количество (от 0.5 до 4% по весу) поверхностно-активных веществ-смачивателей. Наиболее распространены следующие смачиватели: пенообразователь ПО-1, ПО-5.
Применение смачивателей при прочих равных условиях уменьшает расход воды в 2-2.5 раза и сокращает время тушения на 20-30%. Недостаток смачивателей – их агрессивность.
Для тушения пожаров применяется вода в виде сплошных и тонко распыленных струй. Распыленная вода может быть с успехом применена для тушения нефтепродуктов. При этом важным условием успеха тушения является создание над горящей поверхностью достаточно плотной завесы из мелких капель. Эта завеса ограничивает поступление кислорода из окружающей среды в зону горения. Кислород, проникший сквозь завесу в зону горения, разбавляется паром, образовавшимся в результате испарения капель воды. В результате создаются условия, при которых горение невозможно.
Воду в виде сплошных струй применяют для механического отрыва пламени и в меньшей степени чем распыленную воду для охлаждения окружающих конструкций. Недостатком сплошной струи является низкий коэффициент использования теплоемкости воды из-за короткого времени ее контакта с зоной горения.
Для тушения лесных и степных пожаров применяют различные растворы солей. Для получения раствора к воде добавляют соли хлористого кальция, каустическую соду, глауберову соль, сернокислый аммоний и др., которые повышают теплоемкость воды и после ее испарения образуют на обработанной раствором поверхности пленку из солей. Эта пленка предотвращает повторное загорание потушенного очага от искр и угольков.
Однако вода – не универсальное средство. Со многими веществами, например, со щелочными и со щелочноземельными металлами она вступает в химическую реакцию с выделением водорода, сопровождающуюся значительным выделением тепла. Некоторые соединения, например, гидросульфит натрия при взаимодействии с водой разлагаются. Поэтому в подобных случаях, а также при тушении электроустановок, вода не может рекомендоваться в качестве огнетушащего вещества.
Пены являются эффективным средством пожаротушения. Огнетушащие пены подразделяются на химическую и воздушно-механическую. Химическую пену получают в результате химической реакции нейтрализации между кислотой и щелочью. Оболочка пузырьков этой пены состоит из смеси водных растворов солей и пенообразующих веществ. Сами пузырьки заполняются углекислым газом - продуктом химической реакции.
Воздушно-механическую пену получают в результате механического перемешивания пенообразующего раствора с воздухом. Оболочка пузырьков воздушно-механической пены состоит из водного раствора пенообразователей типа ПО-1, ПО-5.
Полученная огнетушащая пена характеризуется:
стойкостью (способностью пены противостоять разрушению в течение определенного времени: чем выше стойкость пены, тем эффективнее процесс тушения);
кратностью пены (отношением объема пены к объему исходных продуктов:
);
Различают: низкократные пены с кратностью до 12, средней кратные от 12 до 100 и высокократные К100 (наиболее эффективные).
вязкостью (способностью пены к растеканию по поверхности);
дисперсностью (размерами пузырьков).
Для повышения стойкости пены применяют поверхностно‑активные вещества (костный или столярный клей), а для хранения при низких температурах – этанол (C2H3OH) или этиленгликоль.
Пены применяют для тушения пожаров класса A, B, C. Нельзя применять для тушения щелочных и щелочноземельных металлов и электрооборудования под напряжением.
Двуокись углерода. Двуокись углерода, подаваемая в очаг пожара, может быть в твердом состоянии (углекислый снег), газообразном и аэрозольном. Действие СО2 на очаг горения основано на разбавлении кислорода в зоне горения.
Углекислый снег может быть получен при условии быстрого испарения жидкой углекислоты. Получаемая снегообразная углекислота имеет плотность 1.5 г/см3 при - 80˚С. Снегообразная углекислота снижает температуру и уменьшает содержание кислорода в зоне горения. Из 1 л. твердой кислоты образуется 500 л. газа.
В газообразном состоянии двуокись углерода применяют для объемного тушения внутри помещений, заполняя весь объем и вытесняя из него кислород. Аэрозольная двуокись углерода (в виде мельчайших кристаллических частичек) наибольший эффект дает в помещениях, в воздухе которых могут находиться мельчайшие сгораемые частички (хлопок, пыль и др.) В этом случае двуокись углерода не только производит тушение, но и способствует быстрому осаждению взвешенных в воздухе частичек. Для прекращения горения в помещении необходимо создать 30%-ую концентрацию паров углекислого газа.
Применяя двуокись углерода, необходимо помнить, что она представляет опасность для людей. Поэтому входить в помещение после заполнения его двуокисью углерода можно только в кислородных изолирующих противогазах.
Углекислота не электропроводна и испаряется, не оставляя после себя следов. Двуокись углерода применяется при тушении электрооборудования, двигателей внутреннего сгорания, при тушении пожаров в хранилищах ценных материалов, в архивах, библиотеках и т.п. Двуокись углерода нельзя применять как огнетушащее вещество при горении этилового спирта, т.к. углекислый газ растворяется в нем, а также при горении веществ, способных гореть без доступа воздуха (термит, целлулоид и т.д.). Кроме CО2 в качестве огнетушащих веществ применяют и другие инертные газы: азот, шестифтористая сера.
Хладоновые составы – это составы с галоидосодержащими углеводородами. Они представляют собой легкоиспаряющиеся жидкости, вследствие чего их относят к газам или аэрозолям. Основными составами, используемыми при тушении пожаров, являются:
хладон 125 (C2HF5);
хладон 318 (C4Cl3F8).
Эти составы на сегодняшний день являются наиболее эффективными средствами тушения пожаров. Действие их основано на ингибитировании химической реакции горения и взаимодействия с кислородом воздуха.
Применяются для тушения пожаров классов А, Б, С и электроустановок при практически неограниченных температурах.
Достоинства:
наиболее эффективны по сравнению со всеми имеющимися составами;
обладают высокой проникающей способностью;
применяются при отрицательных температурах (до -70ºC).
Недостатки:
токсичность;
образование коррозионно-активных соединений в присутствии влаги;
неэффективны для применения на открытом воздухе;
нельзя тушить щелочные и щелочноземельные металлы и кислотосодержащие вещества.
Порошковые составы. К порошковым огнетушащим составам, применяющимся в настоящее время, относят:
ПСБ-3М (~90% бикарбанат натрия);
Пирант-А (~96% фосфаты и сульфаты аммония);
ПХК (~90% хлорид калия);
АОС - аэрозолеобразующие составы.
Кроме основных составляющих огнетушащих порошков в их состав входят антислеживающие и гидрофобные добавки.
Разработаны для тушения горящих щелочных и щелочно-земельных металлов, а также широко применяются для тушения пожаров классов: А, Б, С, и Е.
Порошковые огнетушащие составы применяют для тушения пожаров классов А, В, С и Е, электроустановок под напряжением.
Неэффективны при тушении:
тлеющих материалов и веществ, горящих без доступа кислорода.
Действие огнетушащих порошков ПСБ-3М и Пирант-А основано на изоляции горящей поверхности от доступа кислорода.
Действие порошковых составов ПХК и АОС заключается в ингибитировании химической реакции горения и уменьшении содержания O2 в зоне горения.
Порошки ПХК и АОС являются самыми перспективными на сегодняшний день. Особой эффективностью обладают аэрозольные огнетушащие составы - АОС.
АОС представляют собой твердотопливные или пиротехнические композиции, способные к самостоятельному горению без доступа воздуха с образованием огнетушащих продуктов горения – инертных газов, высокодисперсных солей и окислов щелочных металлов. Эти соединения малотоксичны, экологически безвредны.
В настоящее время применяются:
пламенные АОС;
охлажденные АОС.
Пламенные составы при срабатывании устройств аэрозолеобразующих составов имеют факел пламени достигающий несколько метров и температуру продуктов горения на выходе 1200-1500ºC. Это является их недостатком.
Охлажденные аэрозолеобразующие составы получают с помощью специальных охлаждающих насадок. Это позволяет снизить температуру АОС при горении от 600 до 200ºC, но при этом аэрозольная смесь будет содержать продукты неполного сгорания АОС, что значительно повышает токсичность продуктов горения по сравнению с пламенными АОС.
АОС используют для тушения в огнетушителях, в генераторах различных типов, как в автономном режиме, так и в автоматических установках аэрозольного пожаротушения.